Met behulp van gegevens van ESA's XMM-Newton en NASA's Swift-ruimtevaartuig, astronomen hebben een gedetailleerde temporele en spectrale studie uitgevoerd van een verduisterende superreus X-ray binary bekend als IGR J18027-2016. De resultaten van dit onderzoek geven belangrijke inzichten in de eigenschappen van dit systeem. De studie werd op 28 december gepubliceerd op arXiv.org.

Röntgendubbelsterren bestaan ​​uit een normale ster of een witte dwerg die massa overbrengt op een compacte neutronenster of een zwart gat. Op basis van de massa van de begeleidende ster, astronomen verdelen ze in lage-massa X-ray binaries (LMXB's) en hoge-mass X-ray binaries (HMXB's).

Rekening houdend met het spectraaltype van de begeleidende ster, de aangroeimechanismen die plaatsvinden, en hun röntgengedrag, HMXB's worden verder ingedeeld in Be (later BeXB's genoemd) of supergiant X-ray binaries (SgXB's). Waarnemingen laten zien dat in SgXB's, compacte objecten bevinden zich meestal in korte banen (perioden tussen één en 10 dagen) rond een superreus metgezel van OB. In dergelijke systemen, accretie kan worden aangedreven door een krachtige superreuzenwind.

Gelegen op ongeveer 40, 400 lichtjaar verwijderd, IGR J18027–2016 is een verduisterde SgXB die is ontdekt door het ruimtevaartuig International Gamma-Ray Astrophysics Laboratory (INTEGRAL). Vervolgwaarnemingen van dit systeem hebben uitgewezen dat het een verduisterende HMXB is die bestaat uit een röntgenpulsar die aangroeit uit de wind van een late OB-superreus met een straal van ongeveer 20 zonnestralen. De omlooptijd van IGR J18027-2016 werd berekend op ongeveer 4,57 dagen.

Eerdere studies suggereerden dat stellaire windmassa's verantwoordelijk kunnen zijn voor de variabiliteit op korte en lange termijn en het spectrale gedrag van IGR J18027-2016. Om deze hypothese verder te onderzoeken, een team van astronomen onder leiding van Federico A. Fogantini van het Argentijnse Instituut voor Radioastronomie heeft een gedetailleerde tijd- en spectrale analyse uitgevoerd van alle openbaar beschikbare XMM-Newton- en Swift-waarnemingen van dit systeem.

"We willen de geometrische en fysieke eigenschappen onderzoeken van stellaire windstructuren die worden gevormd door de interactie tussen het compacte object en de superreus. In dit werk, we analyseren de temporele en spectrale evolutie van deze bron langs zijn baan met behulp van zes archiefwaarnemingen van XMM-Newton en de geaccumuleerde Swift/BAT [Burst Alert Telescope] harde röntgenlichtcurve, ’ schreven de astronomen in de krant.

De gegevens tonen aan dat IGR J18027-2016 een asymmetrisch eclipsprofiel heeft dat een fractie van ongeveer 0,2 van de totale baancyclus beslaat. De lichtcurven laten zien dat de bron verhardt tijdens het in- en uitgaan van de zonsverduistering.

Volgens de studie, de lichtkrommen in de zachte en harde energiebanden vertonen vergelijkbaar flakkerende gedrag, wat wijst op de aanwas van sterrenwinden als de oorsprong van de röntgenstraling van de bron.

Verder, de spectra vertonen een sterk geabsorbeerd power-law-achtig continuüm met Fe-lijn en absorptiekenmerken die sterk afhankelijk zijn van de orbitale fase. De onderzoekers ontdekten dat de dichtheid van de absorptiekolom vóór de zonsverduistering ongeveer 1,5 keer hoger is dan die van de overgang van de eclipsuitgang.

Proberen het waargenomen gedrag van IGR J18027-2016 te verklaren, de onderzoekers beschouwen een foto-ionisatiekielzog achter de neutronenster en een accretiekielzog.

"Door de fysieke eigenschappen te combineren die zijn afgeleid van de spectrale analyse, we stellen een scenario voor waarin een foto-ionisatiezog (hoofdzakelijk) en een accretiekielzog (secundair) verantwoordelijk zijn voor de orbitale evolutie van de absorptiekolom, de continuüm emissie en de variabiliteit gezien bij de Fe-lijn complex, ’ schreven de auteurs van het artikel.

Meer waarnemingen van IGR J18027–2016, voornamelijk in fasen vóór de zonsverduistering en na inferieure conjunctie, zou kunnen helpen bij het bevestigen van de aannames die in het onderzoek zijn gepresenteerd.

© 2021 Science X Network